Tài liệu Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo hạn vừa cho lưu vực sông sê san có sử dụng sản phẩm mưa dự báo của ifs

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO DÒNG CHẢY HẠN VỪA CHO LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN CÓ SỬ DỤNG SẢN PHẨM MƯA DỰ BÁO CỦA IFS CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN NGUYỄN VĂN HUY HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO DÒNG CHẢY HẠN VỪA CHO LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN, CÓ SỬ DỤNG SẢN PHẨM MƯA DỰ BÁO CỦA IFS NGUYỄN VĂN HUY CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN MÃ SỐ: 624402448 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. ĐẶNG THANH MAI 2. PGS. TS. NGUYỄN VIẾT LÀNH HÀ NỘI, NĂM 2018 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: Tiến sĩ Đặng Thanh Mai. Cán bộ hướng dẫn phụ: PGS, TS Nguyễn Viết Lành. Cán bộ chấm phản biện 1: Tiến sĩ Nguyễn Viết Thi. Cán bộ chấm phản biện 2: PGS, TS Nguyễn Văn Lai. Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 17 tháng 9 năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố ở công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Huy ii LỜI CẢM ƠN Sau gần 2 năm học tập và nghiên cứu, đến nay học viên đã sắp hoàn thành khóa học cùng với luận văn tốt nghiệp của mình. Có được thành công này, trước hết là nhờ có sự giúp đỡ của Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, của cơ quan Khí tượng Thủy văn nơi học viên đang công tác và đặc biệt là sự tận tình chỉ dạy của các Thầy, Cô trong và ngoài nhà trường; bên cạnh đó là sự giúp đỡ của các đồng nghiệp trong ngành Khí tượng Thủy văn và sự nỗ lực học tập nghiên cứu của bản thân học viên. Luận văn của học viên được thực hiện với sự hướng dẫn trực tiếp của TS. Đặng Thanh Mai – Vụ trưởng Vụ Quản lý Dự báo, Tổng cục Khí tượng Thủy văn và PGS. TS. Nguyễn Viến Lành - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Quá trình thực hiện luận văn, học viên cũng nhận được sự giúp đỡ sâu sắc của ThS. Phùng Tiến Dũng - Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia. Có được sự hội tụ về kiến thức, kinh nghiệm của các Thầy, Cô và các đồng nghiệp, học viên tin tưởng rằng những kết quả nghiên cứu mà luận văn đạt được sẽ có những đóng góp thiết thực cho công tác dự báo KTTV. Học viên xin chân thành cảm ơn Nhà trường, cơ quan, các Thầy, Cô, các đồng nghiệp đã giúp đỡ, tận tình chỉ dạy trong quá trình học tập và hướng dẫn học viên thực hiện luận văn. Học viên xin được tri ân Nhà trường, cơ quan, các Thầy, Cô và các đồng nghiệp bằng việc nỗ lực đưa kết quả nghiên cứu của Luận văn vào tác nghiệp dự báo thực tế để phục vụ đời sống, sản xuất và phòng chống thiên tai ở địa phương nơi học viên công tác. Một lần nữa học viên xin trân trọng cảm ơn! iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................... iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................. v DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................... vi MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO THỦY VĂN HẠN VỪA TRONG MÙA CẠN........................................ 3 1.1. Một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội của lưu vực sông Sê San ................................................................................................ 3 1.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội ................................ 3 1.1.2 Đặc điểm mạng lưới sông, suối ................................................. 5 1.1.3 Đặc điểm khí tượng Thủy văn ................................................... 7 1.1.4 Hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Sê san............................... 12 1.2. Tổng quan về dự báo thuỷ văn hạn vừa trong và ngoài nước .......... 15 1.2.1 Trên thế giới ............................................................................... 15 1.2.2 Trong nước ................................................................................. 17 1.2.3 Trên lưu vực sông Sê San. ......................................................... . 20 1.2.4 Đánh giá chung………………………………………………… 21 Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU... 23 2.1 Phương pháp nghiên cứu................................................................... 23 2.1.1 Phương pháp phân tích thống kê................................................ 23 2.1.2 Phương pháp kế thừa ................................................................. 23 2.1.3 Phương pháp mô hình hóa ......................................................... 23 2.1.4 Phương pháp chuyên gia ............................................................ 31 2.2 Các phương pháp đánh giá chất lượng dự báo.................................. 31 iii 2.2.1 Đánh giá chất lượng dự báo mưa của mô hình IFS ................... 31 2.2.2. Đánh giá sai số dự báo thủy văn ............................................... 37 2.3 Cơ sở dữ liệu ..................................................................................... 38 2.3.1 Tình hình tài liệu Khí tượng, Thủy văn thực đo ........................ 38 2.3.2 Các số liệu KTTV thực đo được thu thập để thực hiện luận văn 42 2.3.3 Số liệu mưa dự báo IFS.............................................................. 42 2.3.4 Bản đồ các loại ........................................................................... 42 Chương 3. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................. 43 3.1 Đánh giá khả năng sử dụng sản phẩm dự báo mưa của IFS đối với dự báo dòng chảy hạn vừa trên lưu vực sông Sê San ............................ 43 3.1.1 Kết quả nghiên cứu, đánh giá khả năng dự báo định lượng mưa hạn vừa của mô hình IFS ................................................................... 43 3.1.2 Kết quả nghiên cứu hiệu chỉnh kết quả dự báo mưa số trị IFS làm đầu vào cho mô hình thủy văn .................................................... 44 3.2 Xây dựng phương án dự báo dòng chảy sông Sê San bằng mô hình MIKE –NAM .................................................................................. 47 3.2.1 Thiết lập mô hình tính toán mô phỏng dòng chảy hạn vừa cho sông Sê San bằng MIKE-NAM ........................................................... 47 3.2.2 Dự báo thử, đánh giá phương án dự báo .................................... 77 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DEM (Digital Elevation Model) Mô hình độ cao số GIS (Geographic Information System) Hệ thống thông tin địa lý KTTV Khí tượng Thủy văn ATNĐ Áp thấp nhiệt đới DHTNĐ Dải hội tụ nhiệt đới KKL Không khí lạnh HTTT Hình thế thời tiết DWD (Deutscher Wetter Dienst) Tổng cục thời tiết Cộng hoà Liên bang Đức ECMWF (European Centre for Cơ quan dự báo thời tiết hạn vừa Medium range Weather Forecasting) Châu Âu ETA Mô hình dự báo số trị khu vực ETS (Equytable Threat Score) Chỉ số đánh giá GEM Mô hình toàn cầu của CMC GFS (Global Forecasting System) Mô hình toàn cầu của NCEP GME Mô hình toàn cầu của DWD GSM (Global Spectral Model) Mô hình phổ toàn cầu của JMA HRM (High Resolution Model) Mô hình dự báo số trị độ phân giải cao NCEP (National Centers for Trung tâm dự báo môi trường quốc Environmental Prediction) gia Mỹ NWP (Numerical Weather Prediction) Dự báo thời tiết số trị TTDBQG Trung tâm Dự báo Khí t ượng Thủy văn Quốc gia WRF (Weather and Research Forecasting System) Mô hình dự báo số trị khu vực v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái sông chính thuộc lưu vực sông Sê San ............. 6 Bảng 1.2: Thông số chính của một số hồ chứa trên lưu vực S.Sê San ............ 14 Bảng 2.1: Một số thông số cơ bản của mô hình NAM ..................................... 26 Bảng 2.2: Quy định các thuật ngữ dự báo về thời gian..................................... 31 Bảng 2.3: Quy định các thuật ngữ dự báo về không gian ................................. 32 Bảng 2.4: Quy định đánh giá dự báo về không gian ......................................... 33 Bảng 2.5: Quy định đánh giá dự báo về lượng mưa (mm) ............................... 33 Bảng 2.6: Tiêu chuẩn đánh giá sai số phương án ............................................. 38 Bảng 2.7: Danh sách các trạm KTTV được sử dụng để nghiên cứu ................ 39 Bảng 2.8: Danh sách các trạm đo mưa tự động được sử dụng để nghiên cứu .. 40 Bảng 3.1: Kết quả đánh giá dự báo mưa số trị của mô hình IFS ...................... 42 Bảng 3.2: Sai số trung bình và sai số quân phương của mô hình IFS .............. 42 Bảng 3.3: Điểm số đánh giá tổng lượng mưa thời đoạn 10 ngày của mô hình IFS .................................................................................................. 43 Bảng 3.4: Tần suất tuyển chọn ít nhất 10% của các nhân tố dự báo theo phương pháp MLR cho mô hình IFS cho các trạm nghiên cứu ................... 45 Bảng 3.5: Các chỉ số đánh giá dự báo nhị phân cho tập dữ liệu độc lập mùa cạn trên toàn bộ khu vực nghiên cứu ................................................... 46 Bảng 3.6: Danh sách các lưu vực bộ phận ....................................................... 48 Bảng 3.7: Một số mùa cạn và trận lũ trái vụ tại các trạm được dùng để hiệu chỉnh bộ thông số mô hình Mike – Nam ........................................ 50 Bảng 3.8: Một số mùa cạn và trận lũ trái vụ tại các trạm được dùng để kiểm định bộ thông số mô hình Mike – Nam ......................................... 50 Bảng 3.9: Thống kê mùa cạn và các trận lũ trái vụ tại các hồ chứa phục vụ hiệu chỉnh bộ thông số mô hình Mike – Nam ........................................ 51 Bảng 3.10: Thống kê mùa cạn và các trận lũ trái vụ tại các hồ chứa phục vụ kiểm định bộ thông số mô hình Make – Nam ................................ 51 Bảng 3.11: Bộ thông số trung bình tại các vị trí lưu vực sông Sê San ............. 52 Bảng 3.12: Kết quả đánh giá mô hình mùa cạn 2010-2011, 2011-2012, v 2012-2013 ....................................................................................... 53 Bảng 3.13: Kết quả kiểm định mô hình mùa cạn tại các trạm thủy văn ........... 55 Bảng 3.14: Bảng giá trị thông số trung bình điều kiện ban đầu của các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Sê San ......................................................... 57 Bảng 3.15: Bảng giá trị thông số trung bình mô hình Mike Nam cho các lưu vực bộ phận lưu vực sông Sê San ................................................... 58 Bảng 3.16: Kết quả đánh giá trận lũ trái vụ tại các trạm thủy văn ................... 59 Bảng 3.17: Kết quả kiểm định mô hình các trận lũ trái vụ trong mùa cạn tại các trạm thủy văn .................................................................................. 61 Bảng 3.18: Bộ thông số trung bình tại các vị trí khi tính cho các hồ chứa trên lưu vực sông Sê San ....................................................................... 64 Bảng 3.19: Kết quả đánh giá mô hình Nam cho dòng chảy hạn vừa mùa cạn các hồ trên lưu vực sông Sê San ....................................... 65 Bảng 3.20: Kết quả đánh giá mô hình Nam cho dòng chảy hạn vừa mùa cạn các hồ trên lưu vực sông Sê San ...................................... 68 Bảng 3.21: Bảng giá trị thông số trung bình điều kiện ban đầu của các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Sê San ................................................. 70 Bảng 3.22: Bảng giá trị thông số trung bình mô hình Nam cho các lưu vực bộ phận lưu vực sông Sê San ................................................... 71 Bảng 3.23: Kết quả đánh giá mô hình các trận lũ trái vụ về các hồ trên lưu vực sông Sê San ................................................................. 72 Bảng 3.24: Kết quả kiểm định mô hình các trận lũ trái vụ lưu vực sông Sê San .................................................................................... 75 Bảng 3.25: Đánh giá kết quả dự báo thử ........................................................... 79 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Vị trí lưu vực sông Sê San ................................................................ 3 Hình 1.2: Các nhánh sông hợp thành sông Sê San .......................................... 7 Hình 1.3: Sơ đồ các hồ chứa thuỷ điện lớn trên lưu vực sông Sê San ............. 14 Hình 1.4: Sơ đồ nghiên cứu của luận văn ......................................................... 22 Hình 2.1: Sản phẩm dự báo của mô hình IFS của hạn dự báo 24h cho trường gió 850mb và 700mb............................................................................... 24 Hình 2.2: Bản đồ DEM lưu vực sông Sê San ................................................... 28 Hình 2.3: Sơ đồ phân chia lưu vực.................................................................... 28 Hình 2.4: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình .............................. 31 Hình 2.4: Bản đồ mạng lưới trạm KTTV và vị trí các hồ chứa lớn trên lưu vực sông Sê San………………………………………………………………….. 41 Hình 3.1: Lượng mưa tích lũy 240h tại 07h ngày 29/05/2017 dự báo trực tiếp (trái và giữa); Lượng mưa tích lũy quan trắc 240h tại 07h ngày 29/05/2017 từ mô hình IFS (phải) .................................................... 46 Hình 3.2: Kết quả phân chia lưu vực và tính trọng số trạm mưa cho các lưu vực bộ phận .............................................................................................................. 49 Hình 3.3: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Mốt ....... 53 Hình 3.4: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Tô ......... 54 Hình 3.5: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Plong .... 54 Hình 3.6: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Tum ...... 54 Hình 3.7: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Mốt ....... 55 Hình 3.8: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Đăk Tô ......... 56 vi Hình 3.9: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Plong .... 56 Hình 3.10: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn tại trạm thủy văn Kon Tum ...... 56 Hình 3.11: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Đăk Mốt trận lũ 23-25/6/2011 ................. 59 Hình 3.12: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Đăk Tô trận lũ 22-25/6/2013 ................... 60 Hình 3.13: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Kon Plong trận lũ 17-22/06/2012 ............ 60 Hình 3.14: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Kon Tum trận lũ 18-20/5/2011................ 60 Hình 3.15: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Đăk Mốt trận lũ 21-22/6/2011 ................. 62 Hình 3.16: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Đăk Tô trận lũ 01-06/6/2003 ................... 62 Hình 3.17: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Kon Plong trận lũ 12-14/6/2004 .............. 62 Hình 3.18: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán trạm Kon Tum trận lũ 15-19/12/2016.............. 63 Hình 3.19: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Plei Krông .................... 66 Hình 3.20: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Ialy ................................ 66 Hình 3.21: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Sê San 4 ........................ 66 Hình 3.22: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Sê San 4A ..................... 67 vi Hình 3.23: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Plei Krông .................... 68 Hình 3.24: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Ialy ................................................ 69 Hình 3.25: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Sê San 4 ........................ 69 Hình 3.26: Đường quá trình lưu lượng nước (hình trái), tổng lượng nước (hình phải) thực đo và tính toán mùa cạn đến hồ Sê San 4A ..................... 69 Hình 3.27: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Plei Krông trận lũ 16-21/6/2012 .......... 73 Hình 3.28: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Ialy trận lũ 28-30/6/2011 ..................... 73 Hình 3.29: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Sê San 4 trận lũ 16-17/05/2014............ 74 Hình 3.30: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Sê San 4A trận lũ 3-4/12/2013 ............. 74 Hình 3.31: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Pleikrông trận lũ 11-17/6/2014 ............ 75 Hình 3.32: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Ialy trận lũ 15-20/6/2012 ..................... 76 Hình 3.33: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Sê San 4 trận lũ 30-31/5/2013.............. 76 Hình 3.34: Đường quá trình lưu lượng lũ (hình trái), tổng lượng lũ (hình phải) thực đo và tính toán đến hồ Sê San 4A trận lũ 9-10/6/2015 ............. 76 Hình 3.35: Sơ đồ dự báo 10 ngày đến trạm thuỷ văn (TV)………………… 78 Hình 3.35: Sơ đồ dự báo 10 ngày đến các hồ thuỷ điện…………………….. 79 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết: Có lưu vực thuộc hai tỉnh Kon Tum và Gia Lai, sông Sê San bắt nguồn từ vùng núi cao Ngọc Linh của tỉnh Kon Tum là một trong những chi lưu lớn của sông Mê Kông trên lãnh thổ Việt Nam. Nguồn tài nguyên nước phong phú kết hợp với địa hình dốc được xem là lợi thế trong phát triển thủy điện, tưới tiêu, cấp nước công nghiệp, sinh hoạt góp phần đẩy mạnh tăng trưởng kinh tế - xã hội và cải thiện điều kiện sinh sống của người dân 2 tỉnh Gia Lai và Kon Tum. Tuy nhiên các thách thức trên lưu vực sông này không hề nhỏ. Đó là tình trạng khan hiếm, thiếu nước về mùa khô và lũ, lụt về mùa mưa ngày càng tăng, là sự mất cân đối nguồn nước làm cho sự cạnh tranh trong sử dụng nước giữa các ngành, các hộ dùng nước,… Hiện nay, trên lưu vực sông Sê San có hơn 100 hồ thủy lợi, thủy điện lớn, nhỏ. Trong đó có các hồ thủy điện lớn thuộc bậc thang thủy điện sông Sê San là Kon Tum thượng, Plei Krông, Ialy, Sê San 3, Sê San 3A, Sê San 4, Sê San 4A. Việc xây dựng và vận hành các hồ chứa đã khiến cho chế độ dòng chảy trong lưu vực bị thay đổi so với tự nhiên, gây ra tình trạng ngập lụt phía hạ du vào mùa lũ, hạn hán, thiếu nước vào mùa khô ảnh hưởng trực tiếp nhu cầu sử dụng nước cũng như duy trì hệ sinh thái thủy sinh trên lưu vực. Trong những năm gần đây, lũ, ngập lụt, hạn hán, thiếu nước trên lưu vực sông Sê San tăng lên nhiều lần về tần số lẫn cường độ. Lũ lớn nhất hàng năm tập trung xuất hiện vào tháng 9 đến tháng 11 gây thiệt hại lớn về tính mạng và tài sản của nhân dân. Hạn hán, thiếu nước xuất hiện liên tục trong các mùa khô ảnh hưởng đến đời sống sản xuất và sinh hoạt của hơn 30% dân số sinh sống trên lưu vực sông; các công trình dùng nước cũng vì thế mà giảm năng suất, sản lượng. Sự biến đổi khí hậu toàn cầu khiến cho những bất thường và cực đoan của thời tiết ngày càng gia tăng và phức tạp hơn, trở thành mối đe dọa thường xuyên hơn đối với sản xuất và đời sống của nhân dân. Để đóng góp tốt hơn cho công tác chỉ đạo phát triển sản xuất và phòng chống thiên tai trên lưu vực sông Sê San, rất cần thiết phải tăng cường giám sát và cung cấp các cảnh báo, dự báo KTTV cụ thể hơn, có thời hạn dài hơn, độ chính xác cao hơn và định lượng hơn giúp cộng đồng có thể chủ động bố trí sản xuất, đối phó hiệu quả với các thiên tai này. Các phương án cảnh báo, dự báo 2 với công nghệ hiện đại của Trung tâm dự báo KTTV Quốc gia, Đài KTTV khu vực Tây Nguyên và Đài KTTV tỉnh Kon Tum là một trong những thành phần cơ bản và trọng yếu, quyết định đến khả năng và chất lượng dự báo KTTV nói chung, cảnh báo dự báo thủy văn trên lưu vực sông Sê San nói riêng. Nhằm góp phần vào việc xây dựng các phương án dự báo thủy văn phù hợp, phục vụ có hiệu quả cho công tác quy hoạch, bố trí sản xuất và phòng chống thiên tai của các địa phương, các ngành trên lưu vực sông Sê San, đề tài luận văn cao học "Nghiên cứu xây dựng phương án dự báo hạn vừa cho lưu vực sông Sê San có sử dụng sản phẩm mưa dự báo của IFS" được lựa chọn để thực hiện. 2. Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng được phương án dự báo thủy văn hạn vừa mùa cạn (10 ngày) cho lưu vực sông Sê San. 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Sê San thuộc địa phận hai tỉnh Kon Tum và Gia Lai, Việt Nam. Đối tượng nghiên cứu: Mô hình Mike – Nam tính toán dòng chảy hạn vừa (10 ngày) mùa cạn từ mưa dự báo số trị của IFS. 4. Nội dung luận văn: Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn được bố cục thành 3 chương chính sau: Chương 1: Tổng quan về lưu vực tình hình nghiên cứu và dự báo thủy văn hạn vừa trong mùa cạn. Chương này tập trung trình bày về đặc điểm tự nhiên và điều kiện kinh tế - xã hội của lưu vực sông Sê San, đồng thời phân tích những nghiên cứu trên thế giới, trong nước và trên lưu vực sông Sê San về công tác dự báo KTTV hạn vừa. Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và cơ sở dữ liệu. Chương này tập trung trình bày về các phương pháp nghiên cứu của luận văn và cơ sở số liệu phục vụ cho luận văn. Chương 3: Một số kết quả nghiên cứu. Chương này tập trung trình bày về các kết quả thu được từ việc đánh giá lựa chọn sản phẩm mưa dự báo số trị của IFS làm số liệu đầu vào cho mô hình Mike - Nam và kết quả ứng dụng mô hình Make – Nam tính toán dòng chảy hạn vừa đến các điểm trạm khống chế, các hồ chứa trên lưu vực sông Sê San. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO THỦY VĂN HẠN VỪA TRONG MÙA CẠN 1.1 Một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội của lưu vực sông Sê San 1.1.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội [1.18] a. Vị trí địa lý: Sông Sê San bắt nguồn từ vùng núi Ngọc Linh, tỉnh Kon Tum. Trên lãnh thổ Việt Nam sông có chiều dài 230km, diện tích lưu vực là 11.620km2, là phụ lưu cấp 2 của sông Mê Kông đổ vào phụ lưu cấp 1 - sông Sê Rê Pôk. Hình 1.1: Vị trí lưu vực sông Sê San Toàn bộ lưu vực sông Sê San thuộc sườn phía Tây của dãy Trường Sơn, có tọa độ địa lý 13045’ đến 15014 vĩ độ Bắc, 107010’ đến 108024’ kinh độ 4 Đông; Phía Bắc giáp lưu vực sông Thu Bồn; phía Nam giáp lưu vực sông Ba, IaDrăng; phía Đông giáp lưu vực sông Trà Khúc; phía Tây giáp Lào và Cam Pu Chia; phía Tây Nam giáp sông Sê Rê Pôk. Lưu vực sông Sê San chiếm 46,3% diện tích tự nhiên của hai tỉnh Kon Tum và Gia Lai, trong đó chiếm 87,61% diện tích toàn tỉnh Kon Tum và 20,63% diện tích toàn tỉnh Gia Lai, thuộc đất đai của 16 huyện, thành phố: Đăk Glei, Đăk Tô, Đăk Hà, Ngọc Hồi, Sa Thầy, IaH’ĐRai, Kon Plông, Kon Rẫy, Tu Mơ Rông, thành phố Kon Tum của tỉnh Kon Tum; các huyện Kbang, Đăk Đoa, Chư Pah, Ia Grai, Đức Cơ, thành phố PleiKu của tỉnh Gia Lai. b. Đặc điểm địa hình: Lưu vực sông Sê San có độ cao trung bình 737m, địa hình có hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông sang Tây, rất dốc ở phía Bắc, Đông Bắc và tương đối bằng phẳng ở phía Nam. - Địa hình đồi, núi: Chiếm khoảng 3/5 diện tích toàn lưu vực, bao gồm những đồi núi liền dải có độ dốc 150 trở lên. Các núi ở Kon Tum và Gia Lai do cấu tạo bởi đá biến chất cổ nên có dạng khối như khối Ngọc Linh (có đỉnh Ngọc Linh cao 2.598m). Địa hình núi cao liền dải phân bố chủ yếu ở phía Bắc, Tây Bắc chạy sang phía Đông các tỉnh Kon Tum, Gia lai. Các ngọn núi cao như: Ngọn Bon San (1.939m); ngọn Ngọc Kring (2.066m). Mặt địa hình bị phân cắt hiểm trở, tạo thành các thung lũng hẹp, khe, suối. - Địa hình thung lũng: Nằm dọc theo sông Pô Kô đi về phía Nam và sông Đăk Bla đi về phía Tây của tỉnh Kon Tum; thung lũng có dạng lòng máng thấp dần về phía Tây Nam, theo thung lũng có những đồi lượn sóng như Đăk Uy - Đăk Hà và có nhiều chỗ bề mặt bằng phẳng như khu vực thành phố Kon Tum. Ngoài ra còn có thung lũng Sa Thầy được hình thành giữa các dãy núi kéo dài về phía đông chạy dọc biên giới Việt Nam - Campuchia. - Địa hình cao nguyên: Có cao nguyên Kon Plong nằm giữa dãy An Khê và dãy Ngọc Linh có độ cao 1.100 - 1.300m, chạy theo hướng Tây Bắc Đông Nam. c. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng: Lưu vực sông Sê San nằm trên cao nguyên Gia Lai - Kon Tum, một trong những cao nguyên lớn của Tây Nguyên, xuyên cắt qua nhiều địa tầng có 5 nguồn gốc khác nhau, bao gồm đá trầm tích và biến chất Macma. Từ thành phố Kon Tum và dọc sông Pô Kô thuộc loại trầm tích lục nguyên; từ TP. Kon Tum đến Đăk Tô - Tân Cảnh có các trầm tích Neogen gắn kết yếu, thỉnh thoảng gặp các bồn trũng nhỏ nằm rải rác dọc sông và được lấp đầy bằng trầm tích đệ tứ bở rời. Lưu vực nằm trong đới kiến tạo Ngọc Linh - Kon Tum, phía Bắc giáp đới Trường Sơn, phía Tây giáp đới SêKông, phía Nam giáp đới SrêPôk – Đà Lạt và phía Đông giáp đới sông Ba. d. Đặc điểm thảm phủ thực vật: Theo số liệu về phân bố đất lâm nghiệp và đất có rừng của hai tỉnh Gia Lai, Kon Tum đến năm 2016 diện tích đất có rừng trên lưu vực sông Sê San vào khoảng tỉnh là 699,8 nghìn ha, độ che phủ rừng đạt 60%. Trong đó, rừng phòng hộ chiếm khoảng 30%, còn lại là rừng khai thác, rừng trồng và cây công nghiệp dài ngày. e. Đặc điểm kinh tế-xã hội: - Dân số: Tính đến cuối năm 2016 tổng dân số sinh sống trên lưu vực vào khoảng 545.000 người. Mật độ dân số bình quân là 47 người/km2, nhưng phân bố không đồng đều, cao nhất là ở thành phố Kon Tum với 372 người/km2, thấp nhất là huyện IaH’Drai với 7 người/km2. - Phát triển kinh tế: Kinh tế của các địa phương trên lưu vực sông Sê San vẫn chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp và khai khoáng (chủ yếu là khai thác thủy năng). Cơ cấu phát triển kinh tế đang dịch chuyển theo hướng giảm dần về tỷ trọng nông nghiệp, tăng tỷ trong công nghiệp, dịch vụ. Tuy nhiên đến thời điểm hiện tại và trong tương lai gần kinh tế vẫn dựa chủ yếu vào nông nghiệp và khai thác thủy năng nên đã gây áp lực lớn cho nguồn nước, nhất là dòng chảy của sông, suối trong mùa cạn. 1.1.2 Đặc điểm mạng lưới sông, suối: Lưu vực sông Sê San có hình nan quạt với mật độ lưới sông bình quân là 0,38km/km2; lưới sông phát triển không đều: Vùng núi cao phía Bắc và Đông Bắc của lưu vực (thuộc địa bàn các huyện Đăk Glei, Tu Mơ Rông, Kon Plong – tỉnh Kon Tum) nơi có lượng mưa lớn (trên 2.000mm/năm) nên sông suối phát triển mạnh, có mật độ đạt tới 1,5km/km2. Ngược lại ở các vùng tương 6 đối bằng phẳng, lượng mưa bé, mật độ lưới sông nhỏ nhất chỉ đạt khoảng 0,22km/km2. * Các nhánh sông chính hợp thành sông Sê San bao gồm: + Sông Pô Kô dài 121km, diện tích lưu vực 3.530km2, bắt nguồn từ vùng núi cao Ngọc Linh có đỉnh cao 2.598m. Đoạn thượng nguồn mang đặc điểm sông miền núi chảy trong thung lũng hẹp với độ dốc khoảng 13,3‰. Đoạn trung lưu thoải hơn có lòng sông mở rộng hơn và co độ dốc khoảng 8,5‰. Đổ vào sông Pô Kô có 10 nhánh sông chính có độ dài từ 10 đến 81km. + Sông Đăk Bla là nhánh trái của sông Sê San có chiều dài sông chính là 157km, diện tích lưu vực 3.436km2; Độ cao thượng nguồn của sông là 1.650 m, tại vị trí nhập lưu vào sông Sê San là 510m. Sông Đăk Bla chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam và hợp với sông Sê San cách đập thủy điện Ialy 16km về phía thượng lưu. Từ phần trung lưu đến chỗ hợp lưu với sông Pô Kô, sông chảy trên cao nguyên cổ Kon Tum với độ dốc trung bình khoảng 7,26‰, lòng sông uốn khúc, nhiều ghềnh, thung lũng có nhiều lòng cũ (đoạn sông chết) và bãi bồi, mang nét điển hình của sông đồng bằng. Đổ vào sông Đăk Bla có 18 nhánh sông suối chính, có độ dài từ 10 – 70km. + Sông Sa Thầy dài 115km, diện tích lưu vực 1.471km2, bắt nguồn từ đỉnh núi Ngọc Rinh Rua, chảy theo hướng Bắc - Nam, gần như song song với biên giới Campuchia, đổ vào dòng Sê San. Bảng 1.1. Đặc trưng hình thái các sông chính thuộc lưu vực sông Sê San Diện tích LV (km2) Chiều dài (km) Mật độ lưới sông (km/km2) Hệ số uốn khúc Độ dốc đáy sông (%o) Độ cao bq (m) Đăk Psi 869 80,5 0,42 1,74 7,1 1.216 Đăk Bla 3.436 152 0,49 2,03 7,26 963 Pô Kô 3.530 121 0,75 1,54 10,5 852 Sa Thầy 1.570 91 0,27 1,24 5,9 673 Sê San 11.450 237 0,38 1,45 13,2 737 Sông 7 Hình 1.2. Các nhánh sông chính hợp thành sông Sê San 1.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn: Lưu vực sông Sê San nằm trên vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên, khí hậu được chia làm hai mùa tách biệt với sự tương phản sâu sắc. Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 với thời tiết ẩm ướt, mưa nhiều. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thời tiết khô, ít mưa. Tương ứng với hai mùa khí hậu nói trên là hai mùa thủy văn: Mùa lũ từ tháng 7 đến tháng 11 hàng năm và mùa cạn từ tháng 12 đến tháng 6 năm sau. a. Khí hậu: - Nhiệt độ: Lưu vực sông Sê San có chế độ nhiệt tương đối hiền hòa, ít biến động. Biên độ dao động nhiệt độ của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất không lớn; biên độ dao động của các tháng kế tiếp nhau thay đổi từ từ thể